Arbitrary orbital angular momentum of photons
光子的轨道角动量作为一种新的基本自由度，由于其各种各样的应用而引起了人们极大的兴趣。可调OAM已经获得了很多关注，但它的创建仍然是一个巨大的挑战。我们从理论和实验两个方面论证了可控任意OAM的实现。提出了广义OAM的概念，将标量旋涡场携带的OAM扩展到方位变化的极化矢量场携带的OAM。任意OAM具有与定义良好的整数OAM相同的特性：本征OAM、均匀的局部OAM和强度环以及传播稳定性。任意OAM具有独特的性质：它允许灵活定制，并且聚焦环的半径可以有多种选择以获得所需的OAM，这对于任意OAM的惊人应用具有重要意义。
2015-12-02 physics.optics
Spectroscopy of fractional orbital angular momentum states
我们提出了一种测量光的轨道角动量（OAM）的方法，该方法针对光谱学和非整数OAM值中的应用而定制。它基于OAM排序方法（Berkhout等人，物理修订版信函105，153601（2010））。我们证明，混合OAM状态和分数OAM状态可以识别排序的输出强度分布的矩和OAM状态的整数和非整数拓扑电荷可以清楚地区分。此外，分数OAM状态的本征OAM和总OAM之间的差异被突出显示，分数OAM光束的方向的重要性。所有的实验结果与模拟结果吻合良好。最后，我们讨论了这种方法的光谱的半导体系统，如激子极化激元在微腔中的可能应用。
2018-10-11 physics.optics
Orbital angular momentum divider of light
在基于轨道角动量的光学系统中，对光的轨道角动量（OAM）的操纵是必不可少的。特别是OAM分配器，它可以在不同的空间路径上将输入的OAM模式按比例转换为一个或多个新的更小的模式，在基于OAM的光网络中非常有用。然而，这个有用的工具从未被报道过。首次提出了一种基于坐标变换的无源OAM分配器。该装置由直角坐标到对数极坐标转换器和逆转换器组成。第一转换器将OAM光转换为具有横向相位梯度的矩形平面光。第二转换器将平面光转换为多重衍射光。零阶衍射光的OAM是输入OAM和缩放参数的乘积。剩余光从其他衍射级输出。此外，我们扩展了该方案，实现了OAM的等N划分和OAM的任意划分。这种分割OAM的能力为基于OAM的经典和量子信息处理显示了巨大的潜力。
2016-10-26 physics.optics
Orbital Angular Momentum (OAM) Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers
利用光的轨道角动量（OAM）是开发光子技术用于未来光通信和高维量子密钥分发（QKD）中的应用的有吸引力的方法。OAM资源的广泛使用面临的一个突出挑战是其有效生成。我们设计了一种新的器件，它可以直接发出一个OAM携带光束。通过在垂直腔面发射激光器（VCSEL）的光阑内制作微尺度螺旋相位板（SPP），将VCSEL发射的线偏振高斯光束高效、高质量地转换为具有特定OAM模式及其叠加态的光束。创新的OAM发射器在基于OAM的光和量子通信领域开辟了新的视野，特别是对于短距离数据互连和量子密钥分发（QKD）。
2015-02-24 physics.optics
Measurement of Orbital Angular Momentum of Light using Stokes Parameters and Barnett's Formalism
本文提出了一种利用Barnett公式和Stokes参数测量相结合的方法来实验确定傍轴光束场的轨道角动量的公式。使用巴内特的形式主义，我们计算的OAM通量密度的一个适当的一般的2维束场，并重新表达它的实验可测量的量。考虑到一个示范性的光学系统，我们得到的OAM通量密度分布，总OAM通量和OAM每光子-导致的实验特性的OAM使用Barnett的形式主义。我们的方法将在纳米光学过程中发现潜在的应用，包括电磁OAM到粒子和跨界面的转移。
2023-02-27 physics.optics
High Fidelity Detection of the Orbital Angular Momentum of Light by Time Mapping
我们展示了高保真检测的轨道角动量（OAM）的光使用紧凑和实用的OAM光谱仪，映射的OAM光谱的时间。该光谱仪由一个单一的光学延迟环，以实现定时映射，涡流相位板，迭代地减少OAM值，和一个单模光纤，以区分零和非零OAM状态。可以测量任意OAM成分的光。对于具有高达4hbar的OAM的光，我们测量到-21.3dB的平均串扰，这主要受到输入状态的纯度和光学对准的限制。
2014-01-11 physics.optics
OAM modes characteristics analysis and low-loss transmission based on topological confinement
School of Optical and Electronic Information and Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学光电信息与武汉光电国家研究中心）；State Key Laboratory of Optical Fiber and Cable Manufacture Technology, YOFC（长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆制造技术国家重点实验室）
研究拓扑约束在环形芯光纤中传输截止轨道角动量模式的特性及低损耗传输机制，提出改进的渐变型环形芯光纤以提升性能，并验证其高信噪比和谱效率。
2026-04-12 physics.optics
Robust Super-Resolution Imaging Based on a Ring Core Fiber with Orbital Angular Momentum
本文提出并验证了基于轨道角动量环形芯光纤的鲁棒超分辨成像方法，利用弱耦合模式组抗扰动、涡旋滤波增强边缘，结合少样本U-Transformer网络提升环境适应性，实现生物图像传输。
2023-09-01 physics.optics
Orbital angular momentum complex spectrum analyzer for vortex light based on rotational Doppler Effect
涡旋光的轨道角动量分布测量功能是实现涡旋光轨道角动量应用的基础。虽然有大量的工作来测量OAM模式，但难以定量和即时测量不同OAM模式的功率分布，更不用说测量它们之间的相位分布。在这项工作中，我们展示了一个OAM复频谱分析仪，它能够测量的OAM模式的功率和相位分布，同时采用旋转多普勒效应。利用光电探测器将原始OAM模式分布映射到拍频信号的电频谱上。通过对叠加OAM光束的电谱分析，成功地反演了叠加OAM光束的功率分布和相位分布。我们还将测量扩展到其他空间模式，如线偏振模式。这些结果代表了空间模式分析的一个新的里程碑，并在光通信和OAM量子态层析中显示了巨大的潜力。
2016-09-02 physics.optics
Generation of cylindrically symmetric modes and orbitalangular momentum modes with tilted optical gratings inscribed in high numerical aperture fibers
高数值孔径光纤可以有效地抑制高阶线偏振模的简并。研究了两种高NA光纤的简并消除，低折射率包层光纤和高折射率芯光纤。裸芯光纤与低折射率包层一样，理论上可以用于产生轨道角动量模（OAMM）HE21和圆柱对称模（CSM）TM01和TE01。类似地，可以使用结合有高对比度折射率结构的高折射率芯光纤来获得OAMM HE31。CSM和OAMM两者的产生需要倾斜的光栅以将基本芯模HE11耦合到这些模中。该方法可以简便、直观地计算出光栅条纹的倾角和调制周期。
2019-12-02 physics.optics
Single-Step Shaping of the Orbital Angular Momentum Spectrum of Light
最近，光学领域中的轨道角动量（OAM）控制已经有了巨大的增长，有无数的工具可以用于它们的创建和检测。所缺乏的是任意修改幅度和相位叠加的OAM频谱的能力，特别是如果不存在初始OAM频谱的先验知识。受拉盖尔-高斯模式的位置和OAM之间存在的准映射的启发，我们提出了一种方法，用于场的OAM谱的单步调制。我们概述的概念，并通过使用空间光调制器上编码的二进制环形孔径来实现它。我们表明，完全控制的OAM频谱是可以实现的，在一个单一的步骤，促进应用程序在经典和量子信息处理，利用OAM的基础。
2019-07-20 physics.optics
Vortex-Free Intrinsic Orbital Angular Momentum
本文提出无涡旋内禀轨道角动量框架，利用自加速光束焦散几何和弯曲坡印廷矢量流线产生OAM，统一传统涡旋与无涡旋OAM，并展示其在光力学和光流控中的应用潜力。
2025-07-21 physics.optics
Observation of reversible orbital angular momentum transfer based on photon-phonon coupling
轨道角动量（OAM）由于其最有吸引力的高维特性而引起了极大的兴趣，并且已经进行了基于OAM复用的通信中的几个突破性的演示。因此，来自OAM复用的快速数据密度增长对信号处理层提出了巨大的挑战。与此同时，在另一个领域，基于光子-声子转换的光信号处理电路也受到了广泛的关注，并取得了迅速的发展。在这里，为了找到OAM复用和光子-声子转换之间的交叉点，我们报告了可逆OAM光子-声子转换的观察结果。利用布里渊光子-声子耦合，在声信号的衰减时间内，一个特定的OAM态可以在光子域和声子域之间灵活可控地相互转换，其中OAM和自旋角动量是独立守恒的。我们的结果表明，可控的OAM传输之间的光子和声子，显示了使用OAM复用扩展的能力，基于光-声子转换的信号处理方案的潜力，并可能引发OAM复用的光-声子电路的发展。
2016-01-24 physics.optics
Second-harmonic generation and the conservation of spatiotemporal orbital angular momentum of light
时空轨道角动量光场是近年来发现的一种结构化局域电磁场。该场具有时空螺旋相位结构和横向本征OAM。在这项工作中，我们提出了产生和表征的二次谐波的ST-OAM脉冲。我们揭示了在二次谐波产生过程中横向OAM的守恒性，其中基本场的时空拓扑电荷随着光频加倍。因此，我们的实验提出了一个一般的ST-OAM非线性标度规则-类似于传统的光OAM。此外，我们观察到，二次谐波ST-OAM脉冲的拓扑结构可以通过复杂的时空像散进行修改，从而产生在空间和时间上分离的多个相位奇点。我们的研究为携带ST-OAM的光的非线性转换和缩放开辟了一条新的途径，并有可能驱动其他次级ST-OAM电磁场源。
2021-05-23 physics.optics
Nondestructive on-chip detection of optical orbital angular momentum through a single plasmonic nanohole
光学轨道角动量（OAM）为光子在高容量光通信中携带信息提供了额外的维度。尽管实际需求激发了几代小型化器件在各种集成平台中操纵OAM模式的兴趣，但要匹配新开发的紧凑型OAM发射器和OAM传输光纤，片上OAM检测仍然具有挑战性。在这里，我们展示了一个超紧凑的设备，即，单个等离子体纳米孔，以非破坏性的方式有效地测量光束的OAM状态。器件尺寸减小到几百纳米，可以很容易地制造和安装在当前的OAM器件中。它是光纤网络和长距离光通信系统中的现场OAM监测和检测的灵活和鲁棒的方式。通过对纳米孔参数的适当优化，该方法可以进一步扩展到区分在多个波长和偏振中复用的OAM信息。
2016-10-12 physics.optics
Parametric amplification of orbital angular momentum beams based on light-acoustic interaction
携带轨道角动量（OAM）的光束的高保真放大对于OAM复用和其他基于OAM的应用是非常关键的。本文首次研究了OAM光束的受激布里渊放大（SBA），分别在共线和非共线坐标系下研究了光-声耦合的能量转换效率和放大信号的相位结构。结果表明，该放大器可以有效地放大OAM信号，且不引入明显的噪声，输出信号的模式与泵浦模式和几何框架无关。同时，通过相干光-声相互作用，将依赖于光学模式和几何坐标系的OAM态加载到声子中，这在OAM复用中具有更为基础的意义和巨大的应用潜力。
2015-08-09 physics.optics
Orbital Angular Momentum preserving guided mode in helically twisted hollow core photonic crystal fiber at Dirac point
研究了光子Dirac模在螺旋扭曲空芯光子晶体光纤（HC-PCF）中的捕获和传输，其中空芯缺陷（空气）中的捕获光可以保持轨道角动量（OAM）。我们表明，光子狄拉克点可以出现，即使在扭曲的系统中，为一个适当的选择曲线坐标和相关的波导缺陷模式定义在新的基础可以保持相关的OAM在轴向平移。重点分析了扭曲率、缺陷几何形状和晶体尺寸对载陷狄拉克模的OAM传输的影响。有限元模拟的结果与基于扭转光子晶体中布洛赫模动力学的解析理论进行了验证，两者吻合良好。HC-PCF可以在激发和引导OAM携带模式方面发挥重要作用，有助于粒子捕获和量子通信。
2019-02-25 physics.optics
Antenna Gain and Link Budget for Waves Carrying Orbital Angular Momentum (OAM)
本文讨论了使用携带轨道角动量（OAM）的不寻常波的通信系统的RF链路预算，以便清楚地分析电信应用的根本变化。该研究是基于一个典型的配置，使用圆形阵列天线发送和接收OAM波。对于任何值的OAM模式的顺序，原来的渐近制定的链路预算提出了等效的天线增益和自由空间损耗出现。然后用商用电磁仿真软件的结果对公式进行验证。通过这种方式，我们还展示了我们的公式如何可以帮助设计一个系统，能够叠加在同一带宽和相同的极化，基于正交的OAM的几个信道。由于使用这种自由度而造成的额外损失被特别清楚地计算出来，以根据情况量化益处和缺点。
2016-03-29 physics.optics
Orbital Angular Momentum (OAM) Mode Mixing in a Bent Step Index Fiber in Perturbation Theory
在微扰理论的框架内，我们详细探讨了由于阶跃折射率多模光纤中的光纤弯曲的轨道角动量（OAM）模式的混合。使用标量波动方程，我们开发了一套完整的模式混合的解析表达式，包括那些为$2π$走离长度，这是在弯曲的光纤中的距离OAM模式转换成其负拓扑电荷对应物，并回到自己。推导出的结果提供了深入了解弯曲效应的性质，清楚地揭示了弯曲半径和拓扑电荷的数学依赖。我们数值模拟的理论结果与应用程序的少模光纤和多模光纤，并计算弯曲引起的模式串扰模式复用系统的影响。所提出的微扰技术是一般的，足以适用于其他微扰，如椭圆度和容易扩展到其他光纤中的阶跃折射率像在环形光纤。
2019-07-09 physics.app-ph physics.optics
Single-shot Kramers-Kronig complex orbital angular momentum spectrum retrieval
轨道角动量（OAM）谱诊断是各种基于OAM的系统的基本构建块。其中，简单的同轴干涉测量可以在几次激发中恢复复杂OAM光谱的幅度和相位信息。然而，由于测量中固有的信号-信号差拍干扰，其单次激发检索仍然是虚幻的。在这里，我们将相干通信中的Kramers-Kronig（KK）接收器的概念引入OAM领域，从而实现严格的单次OAM频谱测量。本文详细介绍了KK法的工作原理和要求，并应用该技术对各种特征OAM状态进行了精确测量。此外，我们讨论了载波信号功率比和严格检索所必需的采样点的数量的影响，并评估了一个大的随机OAM频谱和高维空间的性能。单次KK干涉测量显示了实时表征复杂OAM状态的巨大潜力。
2022-06-26 physics.optics
Generation of Orbital Angular Momentum by a Point Defect in Photonic Crystals
轨道角动量作为电磁波的一个有吸引力的自由度，可以为经典和量子通信提供无限的通信信道。对OAM生成的探索激发了各种设计，包括螺旋相位板、天线阵列、超表面和计算机生成的全息图。在这项工作中，我们从理论和实验上证明了一种方法来产生OAM携带电磁波的三维（3D）光子晶体（PC）中的点缺陷。同时激发两个振动缺陷状态与精心设计的相位延迟产生一个旋转状态携带OAM。通过将线缺陷中的导波转换为点缺陷中的局域波，然后转换为自由空间中的辐射涡旋波，成功地实现了OAM索引1、-1、2和-2。这项工作提供了一个物理机制，以产生OAM的PC，特别是当OAM生成是与其他设计集成。
2018-08-20 physics.optics
Total Internal Reflection of Orbital Angular Momentum Beams
研究了具有轨道角动量的光束在全内反射下的行为。这是在两个互补的实验研究：在第一个实验中，我们研究的OAM光束的几何位移后，全内反射（古斯-汉兴和Imbert-Fedorov位移，为每个空间和角度的变化），并在第二个实验中，我们确定的OAM模式的光束光谱的变化，再次全内反射。因此，我们发现，在第一种情况下，移位是独立的OAM和光束聚焦，而在第二种情况下，修改的OAM频谱发生依赖于输入的OAM模式，以及对光束聚焦。本文从实验和理论两个方面进行了研究。我们还展示了两种方法，一方面是光束移位，另一方面是OAM光谱变化，理论上是相关的。
2012-08-21 physics.optics
Anisotropic diffraction induced by orbital angular momentum during propagations of optical beams
研究表明，无相位奇异性的椭圆光束所携带的轨道角动量可以引起各向异性衍射。通过比较两种不同类型的（1+2）维光束传输：无OAM的椭圆光束在各向异性介质中的线性传输和有OAM的椭圆光束在各向同性介质中的线性传输，解析地得到了OAM与其诱导的AD之间的定量关系。在前一种情况下，当光束的椭圆率是本文中定义的各向异性参数的平方根时，光束作为本征模的基模演化;而在后一种情况下，基模只存在于光束携带的OAM等于称为临界OAM的特定OAM时。无论OAM的符号如何，OAM总是增强长轴方向的扩束，减弱短轴方向的扩束，并且OAM越大，其引起的AD越强;此外，OAM还可以使椭圆光束旋转，且旋转角的绝对值不大于$π/2$。
2018-02-06 physics.optics
Transverse linear and orbital angular momenta of beam waves and propagation in random media
对于标量波的傍轴传输，经典的电磁理论定义的横向线性（TLM）和轨道角动量（OAM）的光束波的相干函数表示。我们在例子中表明，既不是光学涡旋的存在是必要的内在OAM，也没有光学涡旋的存在保证非零的内在OAM。分析了均匀相干和扭曲部分相干光束的OAM。扭曲高斯光束具有固有的OAM，其每单位功率值可以通过改变扭曲参数而连续改变。使用抛物传播方程的相干函数，我们表明，总TLM和OAM是保守的自由空间传播，但不是在非均匀介质中的传播。在随机非均匀介质中，总的TLM和OAM在平均值上是守恒的，但OAM起伏随传输路径的增加而增加，对于旋转对称辐照度的光束，这种增加较慢。
2017-05-13 physics.optics
Laser-Driven Electron Emission Carrying Orbital Angular Momentum from Carbon Nanotubes
Hefei University of Technology（合肥工业大学）；Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学）；The University of Hong Kong（香港大学）
本文通过含时密度泛函理论证明，激光驱动的扶手椅型碳纳米管可发射携带有轨道角动量的慢电子，且电离产额和OAM显著高于CO2和苯，管径和脉冲螺旋度可调控发射特性。
2026-09-22 physics.optics
Observation of Anomalous Orbital Angular Momentum Conservation in Parametric Nonlinearity
本文报道了参量上转换中泵浦光和信号光均无净OAM而和频光却携带OAM的反常现象，并证明缺失的相反符号OAM隐藏在残余泵浦光中，从而深化了对非线性系统中OAM守恒规则的理解。
2022-10-27 physics.optics
Conservation of transverse orbital angular momentum for spatiotemporal optical vortices
Pusan National University（釜山国立大学）
本文通过去除窄带和近轴假设，证明了时空光学涡旋的横向轨道角动量在传播过程中保持守恒。
2025-12-10 physics.optics
Electro-optic frequency combs carrying orbital angular momentum
通过对OAM光束施加电光相位调制生成携带轨道角动量的光学频率梳，验证边带与泵浦光OAM特性一致，成功桥接OFCs与OAM两大领域，推动大容量光通信等应用发展。
2024-01-03 physics.optics
Orbital angular momentum induced beam shifts
我们介绍了光学反射中轨道角动量（OAM）引起的光束位移的实验。具体来说，我们观察到的空间古斯-汉欣位移光束平行于入射平面和角度Imbert-Fedorov位移，这是一个横向的角度偏离几何光学预测。实验结果与我们的理论预测吻合得很好。这两个光束的位移增加与OAM的光束，我们已经测量了这些OAM指数高达3。此外，OAM将这两个移位耦合。我们的研究结果是重要的光学计量，因为与OAM光束已被广泛用于基础和应用研究。
2011-01-09 physics.optics
Emission of OAM entangled photon pairs in a nonlinear ring fiber utilizing spontaneous parametric down-conversion
我们提出在热致非线性极化石英光纤中通过自发参量下转换产生光子对。光子直接在光学角动量的本征态中产生。一对光子可以在这些状态以及频率上纠缠。我们确定合适的空间和偏振模式，提供一个有效的非线性相互作用。通过改变抽运光场的性质，可以得到窄带和宽带下转换光场。
2014-09-30 physics.optics quant-ph
Time-division multiplexing of the orbital angular momentum of light
我们提出了一种光学装置，用于产生一系列的光脉冲，其中的轨道角动量（OAM）的自由度与时间的一个相关。该装置基于环形光学谐振器内的单个$q$板。通过这种方法，我们证明了产生一个训练的脉冲携带的OAM值增加，或者，可替代地，具有规定的OAM叠加状态的脉冲的控制时间序列。最后，我们展示了一个“OAM到时间转换”装置划分不同的输入OAM状态到不同的时间仓。后者的应用程序提供了一个简单的方法来数字螺旋光谱的脉冲光。
2012-02-02 physics.optics
Quantitative orbital angular momentum measurement of perfect vortex beams
完美（光学）涡旋（PV）具有将轨道角动量（OAM）编码到定义明确的环形环内的场上的能力。虽然这使得近场径向分布独立于OAM，但是远场径向分布仍然与OAM成比例，形成贝塞尔结构。其结果是，通过模态分解定量测量PV被认为是不可行的。在这里，我们表明，一个PV的OAM含量可以定量测量，包括一个完美的漩涡内的OAM的叠加。我们概述了理论，并确认它通过实验写入空间光调制器的全息图，突出的OAM内容的准确分解所需的照顾。我们的工作将是感兴趣的大社区谁寻求使用这种结构光领域的各种应用，包括光学捕获和镊子，光通信。
2019-02-12 physics.optics
Turbulence Mitigation Scheme for Optical Communications using Orbital Angular Momentum Multiplexing Based on Channel Coding and Wavefront Correction
采用轨道角动量（OAM）复用的自由空间光通信（FSO）链路可以在不增加系统带宽的情况下大幅度提高系统的容量，但系统性能易受大气湍流（AT）的影响。与现有的AT干扰不同，OAM复用系统中，单个OAM状态的载波同时会产生突发和随机错误，不同OAM状态的载波之间也会产生“串扰”干扰。在本文中，我们提出了一种湍流缓解方法，以提高OAM复用FSO通信链路的AT容忍度。该方案利用信道编码对单个OAM状态的载波进行AT引起的突发错误和随机错误的校正，利用波前校正方法对不同OAM状态的载波之间的串扰干扰进行校正。通过比较采用信道编码和Shark-Hartmann波前校正方法前后OAM复用FSO通信链路的性能，讨论了AT容限的改善。数值仿真结果表明，OAM复用的FSO通信链路的AT容忍度有所提高。信道编码和波前校正方法的结合使用，大大提高了大气湍流环境下OAM复用FSO通信链路的性能。
2014-01-29 physics.optics
Analytic Expressions for Orbital Angular Momentum Modal Crosstalk in a Slightly Elliptical Fiber
假设弱引导近似，我们研究轨道角动量（OAM）模式混合在光纤中的椭圆度，并推导出一套完整的空间串扰的解析表达式，使用标量微扰理论，充分结合了现有的空间OAM模式和其退化的合作伙伴之间的简并特征在于由拓扑电荷的相反符号。因此，这些表达式包括用于计算2 π走离长度的显式公式，在该2 π走离长度上，输入OAM模式转换成其简并伙伴，并转换回其自身。我们进一步探讨的适用性推导出的表达式中存在的自旋轨道相互作用。这些表达式构成了一个有用的数学工具，在分析和设计的光纤空间复用模式传输。他们的效用证明与应用程序的几个模式和多模阶跃折射率光纤。
2021-02-05 physics.optics
Learning-based multiplexed transmission of scattered twisted light through a kilometer-scale standard multimode fiber
复用多轨道角动量（OAM）光模式具有增加光通信中的数据容量的潜力。然而，这种模式的远距离分布仍然具有挑战性。在光纤通信中，大气湍流和光散射对自由空间传输有很大的影响，而光纤中的模色散引起的波失真使OAM解复用失效。在这里，开发了一种基于深度学习的方法来从分散的OAM信道中恢复数据，而无需测量任何相位信息。在1km长的标准多模光纤上，该方法能够识别不同的OAM模式，在24个分散的OAM信道的并行解复用中，准确率超过99.9%。为了证明传输质量，彩色图像被编码在多路复用的扭曲光和我们的方法实现了解码传输的数据的错误率为0.13%。我们的工作表明，人工智能算法可以受益于OAM复用在商业光纤网络和高性能的光通信在动荡的环境中的使用。
2022-01-17 eess.SP physics.optics
Broadband X-waves with orbital angular momentum
我们描述了最小的无衍射和无色散的超光速波包（X波和一般的超光速局域波），它可以携带一定数量的单位$m$的轨道角动量（OAM）每光子。即使它们的频谱足够宽以合成单极脉冲，OAM也会施加具有与OAM单位一样多的零的时间脉冲形状，因此产生$|m|/2$时间振荡。宽带频谱中的所有频率都显示出来，就像彩虹一样，从漩涡附近的蓝色频率到波周边的红色频率。同时，整个波包经历与$|m|$成比例的蓝移。由于径向红移和OAM蓝移，中心涡旋周围的明亮环的颜色与OAM无关，并且仅由宽带源光谱决定。鉴于OAM的X波具有非常特殊的性质，它们的生成和使用，而不是标准的拉盖尔-高斯模式，可以提高基于OAM的通信和量子密码系统的性能，以及OAM生成高次谐波和阿秒脉冲的效率。
2021-10-10 physics.optics
Identifying the tilt angle and correcting the orbital angular momentum spectrum dispersion of misaligned light beam
光学系统中光束的光轴倾斜会引起轨道角动量谱的色散。为了解决这个问题，提出了一个两步的方法，并证明了。首先，利用电荷耦合器件（CCD）摄像机，推导出不同参考轴下的OAM拓扑电荷变化量与光轴倾斜角的关系，确定光轴倾斜角。在实验中，倾角测量精度约为10- 4 rad，OAM阶数为-3 3。使用测量的角度值，可以计算由于轴倾斜引起的附加相位延迟，使得可以在光轴未对准的情况下用简单的公式校正OAM光谱的色散。实验结果表明，该方法不仅成功地提取了纯OAM态的原始OAM谱，而且成功地提取了叠加态的原始OAM谱。
2017-04-06 physics.optics
Dichroism for Orbital Angular Momentum using Stimulated Parametric Down Conversion
我们从理论上分析了受激参量下转换作为一种手段，以产生基于入射信号场的轨道角动量（OAM）的二向色性。示出的非线性相互作用，以提供不同OAM的信号状态之间的差分增益，峰值增益发生在一半的OAM的泵浦场。
2014-05-08 physics.optics
Detecting orbital angular momentum through division-of-amplitude interference with a circular plasmonic lens
提出了一种利用圆形等离子体透镜探测光的轨道角动量的新方案。由于表面等离子体波和直接透射光之间的分幅干涉现象，在不同的OAM激发下，在等离子体透镜表面附近形成特定的强度分布。由于倏逝表面等离子体波和直接透射的相位行为不同，干涉图样随着观察平面远离透镜表面而旋转。旋转方向是OAM符号的直接度量，而旋转量与OAM的绝对值有关。该OAM检测方案得到了实验和数值验证。推导出的解析表达式，提供这种检测方案的见解和解释。这项工作的基础上，实现了一个紧凑的和集成的OAM检测架构，可以显着有利于光学信息处理的OAM状态。
2013-08-14 physics.optics
A unified matrix representation for spin and orbital angular momentum in partially coherent beams
一个矩阵表示引入静止的光束状光场，允许同时治疗的轨道角动量（OAM）和空间相干性的二阶状态。该相干-OAM矩阵是笛卡尔偏振基中的2 X 2光束相干-偏振矩阵或圆偏振基中的相干-自旋角动量（SAM）矩阵的对应物。讨论了相干-OAM矩阵的一般性质，并引入相干-SAM-OAM矩阵作为处理具有任意相干、自旋和轨道角动量态光束的统一实体。
2021-01-20 physics.optics
Coupled orbital angular momentum conversions in a quasi-periodically poled LiTaO3 crystal
实验研究了准周期极化钽酸锂晶体中耦合非线性光学过程的轨道角动量转换。在这种晶体中，三次谐波产生（THG）通过耦合的二次谐波产生（SHG）和和频产生（SFG）过程来实现，即，SHG依赖于SFG，反之亦然。在这种耦合非线性光学过程中，相互作用波的OAM被证明是守恒的。实验中，随着输入OAM的增加，由于基频光强度的降低，转换效率降低。我们的研究结果提供了更好的理解的OAM转换，它可以用来有效地产生一个光学OAM状态在一个短波长。
2016-01-11 physics.optics
Encoding orbital angular momentum of light in space with optical catastrophes
本文提出利用突变理论整形光学焦散，结合双光子聚合光刻制造的复振幅超构表面，在空间中动态定制轨道角动量（OAM），实现隐藏OAM与光学加密信息检测，为光通信与安全提供新框架。
2025-11-02 physics.optics
Detection of Orbital Angular Momentum Modes via Spiral Phase Plate
本研究分析螺旋相位板作为OAM模式检测器的性能，通过解析和数值方法评估效率、串扰等参数，证明优化传播距离和孔径后可实现精确检测。
2025-02-25 physics.optics
Chip-Scale Continuously Tunable Optical Orbital Angular Momentum Generator
携带轨道角动量（OAM）的光具有影响从光通信到量子信息以及用于激发和操纵原子、分子和微粒子的光学力的各种各样的应用的潜力。在这些应用中利用OAM的独特优势在很大程度上依赖于多个不同OAM状态的使用。因此，希望有一种能够以集成形式产生具有自由可调OAM状态的光的器件，用于大规模集成.我们提出并演示了一个紧凑的硅光子集成电路，以产生一个自由空间光束与OAM状态连续调谐从一个单一的电输入信号，实现整数和非整数OAM状态。该器件的紧凑性和灵活性及其与互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺的兼容性，有望与其他硅光子器件集成，用于广泛的应用。
2014-08-14 physics.optics
Generation of robust spatiotemporal optical vortices with transverse orbital angular momentum beyond $10^2$
理论与实验证明高阶时空贝塞尔光学涡旋（STBOVs）能稳定携带超过 $10^2$ 的横向轨道角动量，通过4f脉冲整形器逆向设计螺旋相位可控生成任意阶STBOV，且其稳定性随阶数增加而提升，为光子独特OAM的研究与应用奠定基础。
2021-08-30 physics.optics
Fiber guided mode analyses and conversion using superposed helical gratings
光纤可以支持多种模式，包括矢量模式、线偏振模式和轨道角动量模式等。通过琼斯矩阵研究了这些模式之间的模式相关性，并将这些模式与光的偏振态和螺旋相位分别对应于自旋角动量和轨道角动量。采用螺旋方向相反的叠加螺旋光栅可以产生不同的模式。本文分别对低对比度和高对比度光纤中模式耦合的模式转换进行了详细的分析和讨论。本文的研究将加深对光纤光栅中各种导模以及它们之间的模式转换的理解
2019-12-02 physics.optics
High-purity amplification of circularly polarized orbital angular momentum modes in an active spun ring-core tapered fiber
Tampere University（坦佩雷大学）；Ceramoptec SIA（塞拉姆普特克公司）；Leibniz Institute of Photonic Technology e.V.（莱布尼茨光子技术研究所）；Ampliconyx Ltd（安普利科尼克斯有限公司）
本研究展示了一种主动旋转环形渐缩光纤用于高效放大OAM模式，保持其模态纯度和偏振拓扑结构，实现了高纯度的圆偏振轨道角动量模式放大。
2025-12-19 physics.optics
A spiral sampling method for calculating the complex orbital angular momentum spectrum
针对传统OAM谱计算耗时且依赖先验知识的问题，提出结合螺旋采样、Fourier变换、滤波与逆变换的复谱恢复方法，可低误差提取任意OAM分量径向系数。
2024-09-10 physics.optics
Effects of orbital angular momentum on few-cycle pulse shape: Coupling between the temporal and angular momentum degrees of freedom
描述了脉冲拉盖尔-高斯光束中轨道角动量与时间自由度之间的耦合。这种耦合的效果是显着增加的持续时间时，由脉冲携带的OAM是大的，并增强时空耦合的几个周期的脉冲。与这些脉冲中的空间、群速度和拓扑电荷色散等其他有害但可恢复的效应相反，OAM-时间耦合效应是不可避免的，因此在诸如基于OAM的光通信或产生携带涡流的阿秒脉冲等应用中具有影响。
2019-02-27 physics.optics
Plasmon-induced strong interaction between chiral molecules and orbital angular momentum of light
光学轨道角动量（OAM）与手性分子之间是否存在手性相互作用一直是一个悬而未决的问题。到目前为止，这种相互作用还没有在实验中观察到。在这里，我们提出了一个T-矩阵方法来研究光学OAM和手性分子之间的相互作用的纳米粒子簇。我们发现等离子体激元共振激发可以诱导手性分子与OAM之间产生强相互作用。提出了一个观测这种相互作用的实验方案。此外，我们已经发现，OAM二向色性的信号可以是正的或负的，这取决于纳米复合材料在OAM光束的横截面中的空间位置。空间平均值中正负信号之间的抵消可以解释为什么在以前的实验中没有观察到这种相互作用。
2017-12-29 physics.optics
Orbital angular momentum transfer via spontaneously generated coherence
研究了两个闭环三能级$V$型原子系统中从弱拉盖尔-高斯（LG）场到弱平面波的轨道角动量转移。在第一种方案中，原子系统有两个非简并的上能级，相应的跃迁由微波平面波激发。分析表明，微波场诱导OAM转移从LG场产生的第三场。在第二个方案中，我们考虑了具有两个近简并激发态的三能级$V$型原子系统，研究了自发发射引起的量子干涉对OAM转移的影响。研究发现，自发产生相干（SGC）诱导了从LG场到弱平面场的OAM转移，而在没有SGC的情况下，OAM转移不发生。该模型为OAM传输提供了一种简单的方法，可用于量子信息处理和数据存储。
2019-06-05 physics.optics
Orbital-angular-momentum dependent speckles for spatial mode sorting and multiplexed data transmission
本文研究涡旋光束透过毛玻璃散射片后形成的OAM依赖散斑，发现互相关环带尺寸由拓扑荷差决定，并据此实现OAM模式分选及OAM编码数据传输解复用。
2023-10-27 physics.optics
Topologically protected measurement of orbital angular momentum of light
本文提出一种基于波函数全局拓扑和自旋-轨道耦合的弱测量方案，将光的轨道角动量测量转化为偏振的前后选择测量，实现无需空间分辨的单次快速识别，并在随机相位扰动下具有拓扑鲁棒性，可用于光计算、计量与通信。
2024-10-01 physics.optics
Dynamic interferometry measurement of orbital angular momentum of light
提出了一种动态干涉法测量光束的轨道角动量。采用了一个带有两个空气狭缝的不透明屏，它可以看作是杨氏双针孔干涉。当光强呈环形分布的OAM光束垂直入射时，远场干涉图样依赖于两个针孔中光的相位差。我们扫描两个狭缝之间的角度，中心处的输出强度在暗和亮之间交替变化。利用这个特性，我们可以测量光的OAM。该方案非常简单，成本低。此外，由于连续扫描，它可以测量OAM光束的非常大的拓扑电荷。
2014-07-16 physics.optics
